Dołącz do czytelników
Brak wyników

Laboratorium

11 marca 2022

NR 49 (Marzec 2022)

Kwiat pod mikroskopem

0 184

W naszych rozważaniach o roślinach wielokrotnie zajmowaliśmy się kwiatem czy raczej kwiatami, towarzyszącym ich strukturom oraz ich przystosowaniom. Omawialiśmy zdolne do szybkich ruchów pręciki berberysu Berberis sp., łuski okrywy kocanek ogrodowych Xerochrysum bracteatum, olbrzymie i piękne kwiatostany tak często u nas spotykanego kasztanowca zwyczajnego Aesculus hippocastanum czy nawet katapultującej swoje nasiona na duże – w stosunku do jej własnych wymiarów – iglicy zwyczajnej Erodium cicutarium [1–4].
Kwiat, jako organ służący rozmnażaniu roślin, jest strukturą o wysokim stopniu złożoności. Traktuje się go jako skrócony pęd o ograniczonym wzroście na długość. Wykształcają się na nim elementy służące bezpośrednio lub pośrednio służące funkcjom rozmnażania płciowego. Kwiat roślin okrytonasiennych Magnoliophyta – pochodzących najprawdopodobniej od wspólnego przodka żyjącego w okresie karbonu, a więc 350–275 mln lat temu – jest organem homologicznym do sporofilu i sporofilostanu występujących u bardziej prymitywnych przedstawicieli królestwa roślin Plantae.
Piękno wielu kwiatów było powodem zachwytu najprawdopodobniej już od zarania rozumu u naszych przodków. Nabierały one często wagi symbolicznej czy nawet religijnej. Przez większość naszej historii nie znaliśmy jednak celu i roli, jaką kwiaty pełnią w życiu organizmów roślinnych – bywały uznawane nawet za swoistą igraszkę natury, rodzaj ornamentu czy ozdoby mającej upiększać naturę, ale nieposiadającej głębszego znaczenia. Dopiero Rudolf Jakob Camerarius – lekarz i botanik niemiecki – w końcu XVII w. udowodnił eksperymentalnie, że kwiaty służą rozmnażaniu. Udało mu się również dojść roli poszczególnych najważniejszych elementów kwiatu, bowiem stwierdził, że właściwymi organami odpowiedzialnymi za rozmnażanie są pręciki (jako generatywne organy męskie) i słupki (jako żeńskie). Kolejni badacze, wśród nich Carl Sprengel, udowodnili, że w zapylaniu często uczestniczą owady, a także opisali szereg zjawisk związanych z procesem zapłodnienia u roślin, między innymi przedsłupność i przedprątność [5].
Kwiaty są tak złożonymi i interesującymi strukturami, że ich obserwacje nawet w przypadku łatwo dostępnych i wszędobylskich roślin – a często nawet chwastów – mogą dać nam wiele przyjemnych w sensie poznawczym chwil. Dlatego tym razem chciałbym opowiedzieć Miłemu Czytelnikowi o niepozornej roślinie, jaką jest kurzyślad.

POLECAMY

Kurzyślad polny

Kurzyślad polny Anagallis arvensis (spotyka się też nazwę Lysimachia arvensis) to gatunek rośliny należący do rodziny pierwiosnkowatych Primulaceae [6]. Jest dosyć szeroko rozpowszechniony, ponieważ występuje naturalnie w całej Europie, w dużej części Azji oraz w Afryce Północnej i Makaronezji [7]. W polskim środowisku należy traktować go jako archeofit. Jest pospolity i z łatwością można go spotkać zarówno na niżu, jak i w niższych położeniach górskich. Typowym siedliskiem tego gatunku są pola, ogrody, przydroża, wysypiska i winnice. Bywa określany jako roślina segetalna występująca w większości rodzajów upraw, ma jednak niewielką szkodliwość. Preferuje gleby gliniaste, bogate w azot i pozostałe składniki pokarmowe.
Kurzyślad polny jest drobną rośliną zielną rozesłaną. Jej łodyga jest naga, płożąca i czterokanciasta, a jej długość dochodzi do około 10–20 cm. Pędy dosyć łatwo ulegają ukorzenieniu w kontakcie z glebą. Liście omawianej rośliny są ułożone naprzeciwległe, czasami w okółkach po 3–4 liś­­­­­­­cie. Liście o długości do 3 cm są siedzące, w kształcie jajowate, tępe lub niewyraźnie zaostrzone. Od spodu usiane niewielkimi ciemnymi gruczołkami.
Kurzyślad jest typową rośliną jednoroczną. Kwitnie w okresie od maja do października. Słupek i pręciki dojrzewają równocześnie, a kwiaty nie posiadają miodników, ponieważ są samopylne. Przejawia anemochorię – nasiona tej rośliny są rozsiewane przez wiatr.
Jeśli chodzi o kwiaty, to mają one zwykle średnicę około 8 mm i są barwy ceglastoczerwonej. Kwiaty są osadzone na dość długich szypułkach wyrastających w kątach liści. Płatki korony są najczęściej rozpostarte, na brzegu gruczołowato owłosione, na wierzchołku słabo karbowane. Działki kielicha są lancetowate i całobrzegie, niewiele krótsze od płatków korony. Pręciki możemy obserwować jako przyrośnięte do gardzieli, o nitkach równej długości, w górnej części pokrytych włoskami (fioletowymi lub rzadko białymi). Pylniki możemy ocenić jako 3–5 razy krótsze od nitek.
Wzór kwiatowy ma postać *K5[C(5)A5]G5, występuje słupek górny. Narys można zobaczyć na rys. 1.
 

Fot. 1. Pokrój kurzyśladu polnego

 

Fot. 2. Kwiat kurzyśladu polnego


Nocą i podczas pochmurnej pogody kwiaty zamykają się. Otwarte w porze porannej kwiaty kurzyśladu uznaje się przez to za zwiastun dobrej pogody.
Owoc kurzyśladu ma postać torebki otwierającej się wieczkiem.
Omawiana roślina bywa opisywana jako trująca, ponieważ zawiera różnego rodzaju saponiny, glikozydy, flawonoidy (kemferol C15H10O6, kwercetynę C15H10O7), garbniki, kwasy organiczne (kwas kawowy C9H8O4, ferulowy C10H10O4, synapinowy C11H12O5 i kumarowy C9H8O3) oraz gorycz glikozydową. W razie zjedzenia przez zwierzęta gospodarskie powoduje u nich zatrucia, których objawami są brak apetytu, biegunka, przyspieszony oddech i inne [10]. 
Warto zaznaczyć, że kurzyślad jest rośliną dnia długiego (obligatoryjną). Objawia się to tym, że wykształca kwiaty jedynie wtedy, kiedy długość czasu oświetlenia przekracza krytyczną wartość równą około 12 godzin na dobę [11]. Należy brać to pod uwagę, chcąc uprawiać roślinę w warunkach sztucznych.
 

Rys. 1. Narys kwiatu kurzyśladu polnego (wykonano przy pomocy [8] na podstawie [9])


Płatki

Najbardziej interesującym dla nas elementem kwiatu w przypadku kurzyśladu będą płatki korony. Będziemy mogli zaobserwować zmiany w kształcie komórek epidermy tych organów podczas ich rozwoju, a także zapoznać się z kilkoma interesującymi technikami ich preparacji.
Pierwsze obserwacje warto przeprowadzić w odniesieniu do bardzo młodych, nieotwierających się jeszcze lub dopiero ledwie otwierających się pąków (fot. 3). Najlepiej jeśli płatki korony są jeszcze niewybarwione i mają zaledwie poniżej 1 mm długości.

 

Fot. 3. Pąk kurzyśladu polnego


Płatki należy odciąć tuż przy podstawie. Operacja ta wymaga stabilnej dłoni i dobrego oka – lub po prostu mikroskopu stereoskopowego – ale daje się przeprowadzić z powodzeniem. Wyizolowane płatki można poddać dalszej procedurze albo od razu, albo zakonserwować je w odpowiednim medium (np. w mieszaninie 70% etanolu C2H5OH, lodowatego kwasu octowego CH3COOH i 40% roztworu formaldehydu CH2O w stosunku objętościowym 90:5:5) i przechowywać dłuższy czas w lodówce [12].
Następnie zastosowano specyficzną technikę barwienia ścian komórkowych, tzw. metodę PAS (ang. periodic acid–Schiff). Daje ona zabarwienie ścian komórkowych na kolor fioletowy. Barwa ta powstaje wskutek redukcji bezbarwnej leukofuksyny do czerwono-fioletowego produktu, dzięki grupom aldehydowym powstałym w wyniku działania kwasem nadjodowym na polisacharydy tworzące ścianę komórkową. Odpowiednia procedura ma następujący przebieg:

  • traktowanie płatków kwasem nadjodowym H5IO6 (20 minut) – użyto wodny roztwór kwasu o stężeniu 0,5%,
  • płukanie wodą destylowaną (trzy razy po 10 minut) – w celu pozbycia się śladów kwasu nadjodowego,
  • barwienie (30 minut, w ciemności) – próbki zostały zanurzone w odczynniku Schiffa (fuksyna C20H20N3 odbarwiona dwutlenkiem siarki) na 30 minut,
  • usuwanie nadmiaru nieprzereagowanego odczynnika Schiffa – płatki zostały przeniesione do wody siarkowej (10 cm3 roztworu disiarczanu(IV) sodu 10% zmieszanego z 10 cm3 kwasu solnego o stężeniu 3,5%, a następnie rozcieńczonego do 200 cm3 wodą destylowaną) na kilkanaście-kilkadziesiąt sekund, a potem wypłukane wodą destylowaną [13, zmienione].

Jeśli płatki zostały wcześniej zakonserwowane w opisanym utwalaczu alkoholowo-octowo-formaldehydowym, to przed opisaną sekwencją czynności należy przeprowadzić jeszcze etap jego usunięcia i uwodnienia materiału. W tym celu pąki przenosi się kolejno do coraz bardziej rozcieńczonych wodą roztworów utrwalacza (w stosunku objętościowym kolejno 2:1, 1:1, 1:2), a następnie do wody destylowanej. Czas przebywania materiału w każdym roztworze należy dobrać eksperymentalnie.
Uzyskane w ten sposób wybarwione płatki można zatopić następnie (po odwodnieniu w rozpuszczalnikach organicznych) w odpowiedniej żywicy naturalnej albo syntetycznej między szkiełkami mikroskopowymi w celu dalszych obserwacji lub pominąć ten etap i obserwować je bezpośrednio po wykonanej procedurze.
Tak wykonane preparaty można obserwować co prawda pod mikroskopem przy świetle widzialnym, ale najlepsze efekty da mikroskop fluorescencyjny (fot. 4).
 

Fot. 4. Płatek korony kwiatu kurzyśladu polnego wybarwiony metodą PAS


Jak widać, sam płatek jest na wczesnym etapie rozwoju, a jego wymiary są mikroskopijne: całkowita długość płatka jest mniejsza niż 0,5 mm. Możemy wtedy zaobserwować piękny układ komórek (a raczej ich ścian) epidermy płatka – są one wieloboczne, o niezbyt skomplikowanym kształcie. Można zauważyć charakterystyczny, tzw. fontannowy układ komórek, których kolumny wyraźnie rozbiegają się coraz bardziej na boki, oddalając się od podstawy płatka.
Metoda PAS wyraźnie uwidacznia ściany komór...

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • 6 wydań czasopisma "Biologia w Szkole"
  • Dostęp do wszystkich archiwalnych artykułów w wersji online
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy

    Komentarze (0)

    Napisz własny komentarz